岩石波速试验

  矿产检测     |      2025-06-09 10:06

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岩石波速试验是通过测定弹性波在岩石介质中的传播速度,获取岩石动力学参数的重要方法。

根据测试场景和目的,主要分为以下两类:

一、现场原位波速测试

‌常用方法‌

‌单孔法‌:在单一钻孔内不同深度布置接收器,通过孔口水平撞击木板激发剪切波,测定波传播时间以计算波速,适用于评价天然地层竖向波速分布。

‌跨孔法‌:在多个平行钻孔中分别设置震源与接收器,直接测量波在岩体中的传播路径和时间,精度高但成本较高,需严格控制钻孔垂直度与间距。

‌面波法‌:利用地表激发的瑞利波频散特性反演岩体波速剖面,适用于浅层勘探。

‌关键技术要求‌

钻孔深度需超过目标测试深度1.0–2.0m,直径需适配探头尺寸;跨孔法钻孔间距一般≤5m,垂直度偏差≤1°。

触发方式包括信号触发或外触发,需精确记录波形初至时间。

二、实验室岩石试样波速测试

‌核心设备与原理‌

‌仪器‌:岩石波速测试仪(如I-RPT型),含发射端(500V/1000V可选电压)、接收端(灵敏度≤30μV)及真彩显示屏。

‌工作原理‌:压电陶瓷探头发射超声波脉冲,经耦合剂传入试样,接收端捕获信号后计算波速

‌测试方法‌

‌脉冲法‌:50kHz–10MHz高频脉冲激发,直接测量纵波(P波)、横波(S波)初至时间,精度1–3%。

‌共振法‌:通过试样固有振动频率推算波速

‌标准化流程‌

试样制备需满足规范尺寸(圆柱或棱柱),耦合剂(凡士林、真空脂)厚度需严格控制以减少误差。

依据行业标准DZ/T 0276.24-2015,需重复测试验证数据可靠性,动弹性参数计算结果精确至0.01。

三、试验数据应用

‌参数计算‌:由纵波速 

‌工程评价‌:

岩体完整性:波速与完整岩石波速比值评价裂隙发育程度。

各向异性分析:如蛇纹岩在600MPa围压下纵波速平均6.731km/s,不同方向波速差异反映矿物定向排列特征。

动-静参数关联:动弹性模量通常为静弹性模量的1.1–3.0倍,用于预测岩体变形特性。

四、发展趋势

结合人工智能与全生命周期监测,新兴研究提出“岩石破裂时空观”,通过多源数据融合提升波速测试在岩体失稳预警中的效能。